Sin embargo, la detección de ondas gravitacionales que emergen de los restos posteriores a la fusión sigue siendo difícil de alcanzar debido a que su rango de frecuencia se encuentra fuera del alcance de los detectores de ondas gravitacionales (GWD) modernos. Estas elusivas ondas contienen información importante sobre la estructura interna de las estrellas de neutrones y, dado que los GWD modernos pueden observar estas ondas una vez cada pocas décadas, existe una necesidad urgente de GWD de próxima generación.

Una forma de mejorar la sensibilidad de los GWD es la amplificación de la señal mediante un resorte óptico. Los resortes ópticos, a diferencia de sus contrapartes mecánicas, aprovechan la fuerza de presión de la radiación de la luz para imitar el comportamiento de un resorte. La rigidez de los resortes ópticos, como en los GWD, está determinada por la potencia de la luz dentro de la cavidad óptica. Por lo tanto, mejorar la frecuencia de resonancia de los resortes ópticos requiere aumentar la potencia de la luz dentro de la cavidad, lo que, sin embargo, puede provocar efectos térmicamente dañinos e impedir que el detector funcione correctamente.

Para abordar este problema, un equipo de investigadores de Japón, dirigido por el profesor asociado Kentaro Somiya y el Dr. Sotatsu Otabe del Departamento de Física de Tokyo Tech, desarrolló una solución innovadora:el resorte óptico mejorado por Kerr.

"Un método prometedor para mejorar el impacto de los resortes ópticos sin aumentar la potencia dentro de la cavidad es la amplificación de la señal dentro de la cavidad. Esta técnica mejora la relación de amplificación de la señal de la cavidad mediante el uso de efectos ópticos no lineales y mejora la constante del resorte óptico. Nuestra investigación reveló que el El efecto Kerr es un método prometedor para utilizar con éxito esta técnica", explica el profesor Somiya.

Sus hallazgos fueron publicados en la revista Physical Review Letters. .

Este diseño implica generar un efecto de amplificación de señal intracavidad en una cavidad optomecánica tipo Fabry-Perot mediante la inserción de un medio de Kerr. El medio Kerr induce un efecto óptico Kerr en la cavidad, en el que un campo óptico cambia el índice de refracción del medio. Esto introduce un gradiente drástico de la fuerza de presión de radiación en la cavidad, mejorando la constante del resorte óptico sin aumentar la potencia dentro de la cavidad.

Los experimentos revelaron que el efecto óptico Kerr mejora con éxito la constante del resorte óptico en un factor de 1,6. La frecuencia de resonancia del resorte óptico se incrementó de 53 Hz a 67 Hz. Los investigadores anticipan una tasa de amplificación de señal aún mayor con el perfeccionamiento de los aspectos técnicos.

"El diseño propuesto es fácil de implementar y proporciona un nuevo parámetro ajustable para sistemas optomecánicos. Creemos que la técnica demostrada desempeñará un papel clave no sólo en GWD sino también en otros sistemas optomecánicos, como en el enfriamiento de osciladores macroscópicos a su estado fundamental cuántico. ", dice el Dr. Otabe.

En general, este novedoso diseño de resorte óptico representa un paso significativo hacia el aprovechamiento de todo el potencial de los sistemas optomecánicos, así como de los GWD mejorados capaces de desentrañar los misterios de nuestro universo.